DE102004033326B4 - Gear shift device for a manual transmission - Google Patents
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Abstract
Gangschaltvorrichtung (50) für ein manuelles Getriebe, umfassend einen Schaltarm (53) und ein Schaltstück (41), wobei der Schaltarm (53) auf einer Schaltwählwelle (51) angebracht ist und in Bezug auf die Schaltwählwelle (51) drehbar ist, welche in Übereinstimmung mit einer Schaltbedienung eines Schalthebels (L) drehbar ist, wobei das Schaltstück (41) in Kontakt mit einem Armabschnitt (53c) des Schaltarms (53) steht und in Übereinstimmung mit einer Drehung des Schaltarms (53) durch den Armabschnitt (53c) verschoben wird, wobei zum Gangschalten durch das Verschieben des Schaltstücks (41) eine bei der Schaltbedienung ausgeübte Bedienungskraft auf eine Synchronhülse (71) übertragen wird; worin die Gangschaltvorrichtung (50) ferner einen Dämpfmechanismus (90) aufweist, der in einem System vorgesehen ist, das die Bedienungskraft zwischen der Schaltwählwelle (51) und der Synchronhülse (71) überträgt, wobei der Dämpfmechanismus (90) eine durch den Schaltarm (53) auf die Schaltwählwelle (51) übertragene Last (F) dämpft, wobei der Dämpfmechanismus (90) eine Eingriffsnut (51b) aufweist, die sich axial an einer Umfangsfläche der Schaltwählwelle (51) erstreckt, einen Aufnahmeraum (91), der an einem auf der Schaltwählwelle (51) drehbar sitzenden Teil des Schaltarms (53) vorgesehen ist und eine Öffnung aufweist, die zu der Eingriffsnut (51b) weist, einen Kugelkörper (92), der in dem Aufnahmeraum (91) zum Eingriff in die Eingriffsnut (51b) angeordnet ist, sowie einen elastischen Körper (93), der ebenfalls in dem Aufnahmeraum (91) angeordnet ist, um den Kugelkörper (92) zu der Eingriffsnut (51b) hin vorzuspannen; wobei, wenn sich die Schaltwählwelle (51) und der Schaltarm (53) relativ zueinander innerhalb eines kleinen Winkelbereichs drehen, der kleiner als ein für einen Gangschaltvorgang erforderlicher Drehwinkel ist, der Kugelkörper (92) gegen die Vorspannung des elastischen Körpers (93) aus der Eingriffsnut (51b) heraus gedrückt wird, um zu erlauben, dass sich der Schaltarm (53) relativ zur Schaltwählwelle (51) dreht; und wobei, wenn sich die Schaltwählwelle (51) und der Schaltarm (53) relativ zueinander über den kleinen Winkelbereich hinaus drehen, der Kugelkörper (92) aus der Eingriffsnut (51b) heraus verlagert wird und den elastischen Körper so weit zusammendrückt, dass noch zumindest ein Teil des Kugelkörpers (92) mit der Eingriffsnut (51b) in Eingriff steht, so dass sich die Schaltwählwelle (51) und der Schaltarm (53) zusammen als einstückiger Körper drehen.A manual transmission gearshift apparatus (50) comprising a shift arm (53) and a shift member (41), the shift arm (53) being mounted on a shift selector shaft (51) and rotatable with respect to the shift selector shaft (51) which in FIG In accordance with a switching operation of a shift lever (L) is rotatable, wherein the switching piece (41) in contact with an arm portion (53c) of the switching arm (53) and in accordance with a rotation of the switching arm (53) by the arm portion (53c) displaced is transmitted, wherein for gear shifting by the displacement of the switching piece (41) a force exerted in the switching operation operating force is transmitted to a synchronous sleeve (71); wherein the gearshift apparatus (50) further comprises a damper mechanism (90) provided in a system which transmits the operating force between the shift selector shaft (51) and the synchronizer sleeve (71), the damper mechanism (90) being actuated by the shift arm (53 attenuating load (F) transmitted to the shift selector shaft (51), the damper mechanism (90) having an engagement groove (51b) extending axially on a peripheral surface of the shift selector shaft (51), a receiving space (91) located at one the shift selector shaft (51) is provided with a rotatably seated part of the shift arm (53) and has an opening facing the engagement groove (51b), a ball body (92) provided in the receiving space (91) for engaging the engagement groove (51b) and an elastic body (93) also disposed in the receiving space (91) for biasing the ball body (92) toward the engagement groove (51b); wherein, when the shift selector shaft (51) and the shift arm (53) rotate relative to each other within a small angular range smaller than a rotation angle required for a gear shift operation, the ball body (92) against the bias of the elastic body (93) Engaging groove (51b) is pushed out to allow the switching arm (53) to rotate relative to the shift selector shaft (51); and wherein, when the shift selector shaft (51) and the shift arm (53) rotate relative to each other beyond the small angular range, the ball body (92) is displaced out of the engagement groove (51b) and compresses the elastic body so far that at least a part of the ball body (92) is engaged with the engagement groove (51b) so that the shift selector shaft (51) and the shift arm (53) rotate together as a one-piece body.
Description
Die Erfindung betrifft allgemein eine Gangschaltvorrichtung für ein manuelles Getriebe, die eine Schaltgabel betätigt, um selektiv eine Kupplung in Eingriff zu bringen, die bei der Gangschaltsteuerung eine Kraftübertragung durch einen entsprechenden Räderzug herstellt. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Gangschaltvorrichtung, in der eine durch manuelle Betätigung des Schalthebels ausgeübte Kraft selektiv auf eine Schaltgabel übertragen wird, um in dem manuellen Getriebe eine entsprechende Kupplung in Eingriff zu bringen.The present invention relates generally to a manual transmission gear shift device which operates a shift fork to selectively engage a clutch which produces power transmission through a corresponding gear train in the gear shift control. More particularly, the invention relates to a gearshift apparatus in which a force exerted by manual operation of the shift lever is selectively transmitted to a shift fork to engage a corresponding clutch in the manual transmission.
Allgemein wird in einem manuellen Getriebe (Handschaltgetriebe) dann, wenn der Fahrer den Schalthebel schaltet, die vom Fahrer ausgeübte Kraft durch eine Gangschaltvorrichtung auf eine Schaltgabel übertragen, so dass die Schaltgabel eine entsprechende Kupplung (zum Beispiel einen Synchroneingriffsmechanismus) in Eingriff bringt und hierdurch ein gewünschtes Gangänderungsverhältnis für das Getriebe hergestellt wird. Solche Kupplungen sind auf den parallelen Eingangs- und/oder Ausgangswellen des Getriebes entsprechend permanent in Eingriff stehender Räderzüge verschiedener Gangänderungsverhältnisse angeordnet, wobei die Räderzüge auf diesen parallelen Wellen parallel zueinander angeordnet sind.Generally, in a manual transmission, when the driver shifts the shift lever, the force exerted by the driver is transmitted to a shift fork by a gear shift device so that the shift fork engages a corresponding clutch (eg, a synchronous engagement mechanism) and thereby desired gear change ratio for the transmission is produced. Such clutches are arranged on the parallel input and / or output shafts of the transmission in accordance with permanently engaged gear trains of different gear change ratios, the gear trains being arranged parallel to each other on these parallel shafts.
Für einen glatten Schaltvorgang mit geringem Widerstand enthält ein Getriebe allgemein einen Reibsynchronisationsmechanismus, der die Umdrehungen der jeweiligen Räder durch eine Reibung synchronisiert, die zwischen konischen Flächen der Räder erzeugt werden. Dieser Reibsynchronisationsmechanismus umfasst eine Kupplungsverzahnung mit einer konischen Fläche, einen Synchronring ebenfalls mit einer konischen Fläche sowie eine Synchronnabe. Die Kupplungsverzahnung ist auf einer der Eingangs- und Ausgangswellen des Getriebes vorgesehen, während die Synchronnabe an der anderen Welle vorgesehen ist, auf der eine Synchronhülse vorgesehen ist, welche durch eine Schaltgabel in der Achsrichtung des Getriebes verschiebbar ist.For smooth low-resistance shifting, a transmission generally includes a friction-synchronizing mechanism which synchronizes the revolutions of the respective wheels by friction generated between conical surfaces of the wheels. This Reibsynchronisationsmechanismus comprises a coupling teeth with a conical surface, a synchronizer ring also with a conical surface and a synchronizer hub. The coupling gear is provided on one of the input and output shafts of the transmission, while the synchronizing hub is provided on the other shaft, on which a synchronizer sleeve is provided, which is displaceable by a shift fork in the axial direction of the transmission.
Wenn der Fahrer den Schalthebel schaltet, wird die Betätigungskraft durch die Gangschaltvorrichtung auf die Schaltgabel übertragen, welche die Synchronhülse verschiebt. Das Verschieben der Synchronhülse bewirkt, dass sich der Synchronring zu der Kupplungsverzahnung hin bewegt, und die konische Fläche innerhalb des Synchronrings passt auf die konische Fläche an der Außenseite der Kupplungsverzahnung. Im Ergebnis wird zwischen dem Synchronring und der Kupplungsverzahnung eine Reibung erzeugt. Diese Reibung hat die Wirkung, den Synchronring und die Kupplungsverzahnung auf die gleiche Drehzahl zu synchronisieren, was dazu führt, dass die an der Außenseite der Kupplungsverzahnung vorgesehene Längsverzahnung in die Längsverzahnung innerhalb der Synchronhülse eingreift.When the driver shifts the shift lever, the operating force is transmitted through the gear shift device to the shift fork, which shifts the synchronizer sleeve. The displacement of the synchronizer sleeve causes the synchronizer ring to move toward the coupling teeth and the tapered surface within the synchronizer ring fits over the tapered surface on the outside of the coupling teeth. As a result, a friction is generated between the synchronizer ring and the clutch teeth. This friction has the effect of synchronizing the synchronizer ring and the clutch teeth to the same speed, which results in that the provided on the outside of the coupling teeth longitudinal teeth engages the longitudinal teeth within the synchronizer sleeve.
Wenn nun die Synchronhülse im Begriff ist, mit der Kupplungsverzahnung in Eingriff zu treten, nachdem der Synchronring und die Kupplungsverzahnung synchronisiert worden sind, und diese Längsnuten nicht in einer passenden Ausrichtung sind, dann dreht sich die Kupplungsverzahnung in Bezug auf die Synchronhülse und tritt dann mit ihr in Eingriff. Weil dieser Eingriff durch die Drehung des Synchronrings und der durch die Synchronhülse angetriebenen Kupplungsverzahnung hergestellt wird, empfängt die Synchronhülse selbst von der Kupplungsverzahnung eine Reaktion in Richtung entgegengesetzt jener der Verschiebung der Synchronhülse. Diese Reaktionskraft wird allgemein als ”zweistufige Eingriffslast” bezeichnet.Now, if the synchronizer sleeve is about to engage the clutch teeth after the synchronizer ring and the clutch teeth have been synchronized, and these longitudinal grooves are not in proper alignment, then the clutch teeth rotate with respect to the synchronizer sleeve and then come along her engaged. Because this engagement is made by the rotation of the synchronizer ring and the clutch gear driven by the synchronizer sleeve, the synchronizer sleeve itself receives a reaction in the direction opposite that of the synchronizer sleeve displacement from the clutch spline. This reaction force is commonly referred to as a "two-stage engagement load".
Weil diese zweistufige Eingriffslast von der Synchronhülse durch die Gangschaltvorrichtung auf den Schalthebel übertragen wird, muss der Fahrer, der den die Synchronhülse betätigenden Schalthebel bedient, eine relativ große Kraft aufbringen, um die zweistufige Eingriffslast für einen Gangschaltvorgang zu überwinden. Daher ist es für den Fahrer zum komfortablen Bedienen des Schalthebels wichtig, die zweistufige Eingriffslast zu minimieren, welche die Wirkung hat, die Handhabbarkeit des Schalthebels zu beeinträchtigen.Because this two-stage engagement load is transmitted from the synchronizer sleeve to the shift lever by the gear shift apparatus, the driver operating the synchronizer sleeve operating shift lever must apply a relatively large force to overcome the two-stage engagement load for a gear shift operation. Therefore, it is important for the driver to comfortably operate the shift lever to minimize the two-stage engagement load, which has the effect of impairing the maneuverability of the shift lever.
Um eine solche zweistufige Eingriffslast nicht zu erzeugen, offenbart die
Auch offenbart Subaru-Technik Nr. 24 ”Study on the prevention of 2-step motion in a gear change of manual transmission”, ausgegeben 1997, auf den Seiten 33–38, ein Verfahren zum Reduzieren der zweistufigen Eingriffslast, die beim Gangschalten erzeugt wird. In diesem Verfahren wird das Einrücken des Synchronrings mit der Kupplungsverzahnung verbessert, indem die Formen der Schrägzähne der Synchronhülse und der Kupplungsverzahnung modifiziert werden.Also, Subaru Technique No. 24 "Study on the prevention of 2-step motion in a gear change of manual transmission", issued in 1997, at pages 33-38, discloses a method of reducing the two-stage engagement load generated during gearshifting , In this process, the Engagement of the synchronizer ring with the coupling teeth improved by the shapes of the helical teeth of the synchronizer sleeve and the coupling teeth are modified.
Zusätzlich zu den oben erwähnten Verfahren offenbart die
Wenn jedoch das Hebelverhältnis des Systems vergrößert wird, das die Bedienungskraft von dem Schalthebel auf die Synchronhülse überträgt, nimmt auch der Weg des Schalthebels zu. Diesbezüglich unterliegt ein solcher Schalthebel einer räumlichen Einschränkung im Inneren des Fahrzeugs, und auch gibt es eine Grenze für die Vergrößerung des Hebelverhältnisses hinsichtlich der Handhabbarkeit des Schalthebels. Daher besteht Bedarf nach einem manuellen Getriebe, dessen Gangschaltvorrichtung mit einem Schalthebel ausgestattet ist, der für eine verbesserte Handhabbarkeit durch ein anderes Verfahren als das oben erwähnte Verfahren zur Vergrößerung des Hebelverhältnisses sorgt.However, when the lever ratio of the system which transfers the operating force from the shift lever to the synchronizer sleeve is increased, the travel of the shift lever also increases. In this regard, such a shift lever is subject to a space restriction in the interior of the vehicle, and also there is a limit to the increase of the lever ratio in terms of the manageability of the shift lever. Therefore, there is a need for a manual transmission whose gear shift device is provided with a shift lever which provides for improved handleability by a method other than the above-mentioned method of increasing the lever ratio.
Die prioritätsältere, aber nachveröffentlichte
Die
Die
Hinsichtlich der oben erwähnten Probleme ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Gangschaltvorrichtung für ein manuelles Getriebe anzugeben, welche Vorrichtung einen platzsparenden Dämpfer aufweist, um die von der Schaltgabel auf den Schalthebel wirkende Last zu reduzieren und hierdurch die Handhabbarkeit des Schalthebels zu verbessern.In view of the above-mentioned problems, it is an object of the invention to provide a manual transmission gear shift device which has a space-saving damper to reduce the load applied to the shift lever by the shift fork and thereby improve the maneuverability of the shift lever.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Gangschaltvorrichtung für ein manuelles Getriebe gemäß Anspruch 1 angegeben. Die Gangschaltvorrichtung umfasst einen Schaltarm und ein Schaltstück (zum Beispiel das in der folgenden Ausführung beschriebene 1.–2.-Gang-Schaltstück
Gemäß dieser Gangschaltvorrichtung werden sogenannte zweistufige Eingriffslasten, die beim Gangschalten von der Kupplungsverzahnung auf die Gangschaltvorrichtung übertragen werden, durch den Dämpfmechanismus reduziert, der insbesondere an dem Schaltarm vorgesehen ist. Dieser Dämpfmechanismus ist näher an der Synchronhülse angeordnet als der Schaltanschlag des Schaltarms, so dass nur eine kleine zweistufige Eingriffskraft von der Gangschaltvorrichtung auf den Schalthebel übertragen wird. Daher wird, ohne die Steifigkeit des Schalthebels zu beeinträchtigen, die Handhabbarkeit der Schaltbedienung für den Fahrer verbessert, um den Schalthebel komfortabel bedienen zu können.According to this gearshift apparatus, so-called two-stage engagement loads, which are transmitted to the gearshift apparatus during gearshifting from the clutch gear, are reduced by the damping mechanism provided, in particular, on the shift arm. This damping mechanism is arranged closer to the synchronizer sleeve than the shift stop of the shift arm, so that only a small two-stage engagement force is transmitted from the gear shift device to the shift lever. Therefore, without affecting the rigidity of the shift lever, the operability of the shift operation for the driver is improved to operate the shift lever comfortable.
In der oben beschriebenen Gangschaltvorrichtung für ein manuelles Getriebe kann der Schaltarm einen ersten Schaltarm, der sich zusammen mit der Schaltwählwelle als einstückiger Körper dreht, und einen zweiten Schaltarm, der sich in Bezug auf die Schaltwählwelle drehen kann, umfassen. Mit dieser Anordnung dreht sich der zweite Schaltarm in Bezug auf die Schaltwählwelle durch den Dämpfmechanismus, der an der Drehseite des zweiten Schaltarms vorgesehen ist, um die Last zu dämpfen. In the above-described manual gear shift apparatus, the shift arm may include a first shift arm that rotates together with the shift select shaft as a one-piece body and a second shift arm that can rotate with respect to the shift select shaft. With this arrangement, the second shift arm rotates with respect to the shift select shaft by the damping mechanism provided on the rotating side of the second shift arm to damp the load.
Ferner umfasst in der oben beschriebenen Gangschaltvorrichtung für ein manuelles Getriebe der Dämpfmechanismus eine Eingriffsnut (zum Beispiel die in der folgenden Ausführung beschriebene Längsnut
In der oben beschriebenen Gangschaltvorrichtung für ein manuelles Getriebe enthält dieser Lastdämpfmechanismus, als kleine Elemente, den Kugelkörper und den elastischen Körper, so dass der Dämpfmechanismus nicht viel Platz für seine Installation benötigt. Daher kann die erfindungsgemäße Gangschaltvorrichtung in einer kompakten Form ausgestaltet werden und mit geringem Kostenaufwand hergestellt werden.In the manual gear shift apparatus described above, this load damping mechanism includes, as small elements, the ball body and the elastic body, so that the damping mechanism does not require much space for its installation. Therefore, the gearshift apparatus of the present invention can be configured in a compact form and manufactured at a low cost.
Ferner vergrößert die Erfindung das Hebelverhältnis des Systems nicht, das die Betätigungskraft von dem Schalthebel auf die Synchronhülse überträgt, um die Bedienungslast zu reduzieren, so dass der Weg des Schalthebels nicht größer wird. Daher benötigt die Erfindung keinerlei vergrößerten Installationsraum für den Schalthebel. Auch wenn der Schalthebel einen verkürzten Weg hat, erreicht die Erfindung eine gute Handhabbarkeit für den Schalthebel, was dem Fahrer eine komfortable Bedienung des Schalthebels sicherstellt.Further, the invention does not increase the lever ratio of the system that transfers the operating force from the shift lever to the synchronizer sleeve to reduce the operating load, so that the travel of the shift lever does not increase. Therefore, the invention requires no enlarged installation space for the shift lever. Even if the shift lever has a shortened path, the invention achieves good handleability for the shift lever, which ensures the driver a comfortable operation of the shift lever.
Die Erfindung wird aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen weitergehend verständlich, die nur zur Illustration angegeben sind und die vorliegende Erfindung nicht einschränken.The invention will be further understood from the following detailed description and the accompanying drawings, which are given by way of illustration only and do not limit the present invention.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführung einer erfindungsgemäßen Gangschaltvorrichtung für ein manuelles Getriebe in Bezug auf die
Dieses manuelle Getriebe überträgt die Antriebskraft eines Motors mit veränderlichem Übersetzungs- bzw. Untersetzungsverhältnis, worin Niedrig-, 2.–5.- und Rückwärtskupplungen durch den Fahrer selektiv eingerückt werden, der den am Fahrersitz vorgesehenen Schalthebel L bedient. Daher wird zuerst das System beschrieben, das diese Bedienungskraft überträgt.This manual transmission transmits the driving force of a variable speed reduction motor, wherein low, 2, 5 and reverse clutches are selectively engaged by the driver operating the driver's seat L shift lever. Therefore, the system that transmits this operating force will be described first.
Der Schalthebel L, der zum Auswählen der 1.–5. Untersetzungsverhältnisse und des Rückwärtsverhältnisses verwendet wird (nachfolgend als ”R-Gang” bezeichnet), wird gemäß dem in
Wenn der Fahrer den Schalthebel L zu irgendeiner der oben erwähnten Gangänderungsstellungen schaltet, schwingt der Schalthebel L um die Stelle, die in
Ferner sind die 1.–2.-Gang-Schaltgabelwelle
Jedes Schaltstück
Die 1.–2.-Gang-Schaltgabelwelle
Mit dieser Anordnung bewirkt die geeignete Bedienung des Schalthebels L, dass der Schaltarm
Nun wird die Gangschaltvorrichtung in Bezug auf
Wenn der Schalthebel L in
Der Schaltarm
Die Schaltwählwelle
Die Sperrplatte
Die Sperrplatte
Der oben erwähnten Schaltarm
Nun werden der Schaltarm
Zwischen dem ersten Schaltarm
Der Rastmechanismus
Der Lastdämpfmechanismus
Wenn zum Beispiel der Schalthebel L in die 1.-Gang-Stellung NIEDRIG geschaltet wird, dann wird die Schaltwählwelle
In diesem Zustand steht die Schaltwählwelle
Nun wird in Bezug auf die
Diese Reaktionskraft F wird von der 1.–2.-Gang-Synchronhülse
Oben ist eine bevorzugte Ausführung der Erfindung beschrieben worden. Jedoch ist der Umfang der Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführung beschränkt, worin der Lastdämpfmechanismus
In der obigen Ausführung ist der Kugelkörper, der hier den Lastdämpfmechanismus
Eine erfindungsgemäße Gangschaltvorrichtung (
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